鄧霏，馬偉超，趙雷

（天水師范學(xué)院生物工程與技術(shù)學(xué)院，甘肅天水 741000）

關(guān)鍵字：分子生物學(xué)；課程思政；肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗

“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”是證明DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗之一。本科教材中，該實驗是《分子生物學(xué)》教材“緒論”部分的內(nèi)容，是生物科學(xué)專業(yè)本科生學(xué)習(xí)分子生物學(xué)課程的入門知識。在以往的課程教學(xué)中，該部分內(nèi)容僅僅作為高中知識的延伸，教師只是很簡單地介紹實驗過程，并闡明科學(xué)家是如何通過一系列實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)的。實際上，該實驗中蘊藏著豐富的思想政治元素，教師可以深入挖掘?qū)嶒炦^程中的思政元素，達到課程思政立德樹人的根本目的。

一、高等教育中課程思政的重要性

長期以來，高等學(xué)校里的思想政治教育與專業(yè)課教學(xué)沒有有機地結(jié)合起來，不能有效地對學(xué)生進行全方位培養(yǎng)[1]。2004年以來，中共中央、國務(wù)院相繼發(fā)布《關(guān)于進一步加強和改進未成年人思想道德建設(shè)的若干意見》和《關(guān)于進一步加強和改進大學(xué)生思想政治教育的意見》。上海市委、市政府在此基礎(chǔ)上不斷探索，于2014 年首次提出“課程思政”教學(xué)理念[1]。2016年，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上對課程思政進行了高度肯定，并強調(diào)，“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面”[2]。2020年，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，要求大力推動課程思政教學(xué)改革，并提出了課程思政教學(xué)改革的總體目標(biāo)和重要內(nèi)容，對高校進行課程思政改革具有重要的指導(dǎo)意義[3]。

課程思政指教師將思想政治教育元素，融入各門專業(yè)課程中去，從而對學(xué)生的思想意識、行為舉止產(chǎn)生潛移默化的影響。課程思政實質(zhì)上還是一種教育，最終目的還是實現(xiàn)立德樹人。大學(xué)生正處于世界觀、人生觀、價值觀形成的關(guān)鍵時期，高校環(huán)境中一切人的行為和一切事情都會成為影響大學(xué)生思想政治教育的重要因素[4]。好的課程思政是學(xué)生成長過程中的心靈慰藉[5]，也是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中強大的助推劑，能幫助學(xué)生提高進行科研創(chuàng)新的各種能力[6]。

二、分子生物學(xué)課程概述

分子生物學(xué)是一門發(fā)展迅速、走在時代前列的課程[7]。分子生物學(xué)課程的內(nèi)容主要有生物大分子的組成、結(jié)構(gòu)，以及分子生物學(xué)的基本技術(shù)原理、方法及應(yīng)用。通過分子生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可對先修專業(yè)基礎(chǔ)課程有更為深入的理解。在科學(xué)研究上，分子生物學(xué)課程將給學(xué)生提供進行實驗操作的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的研究思維，為學(xué)生進行進一步的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和研究打下堅實的基礎(chǔ)。

就現(xiàn)階段而言，分子生物學(xué)理論和技術(shù)已廣泛滲透到生命科學(xué)的各個領(lǐng)域，在人才培養(yǎng)、生物學(xué)前沿發(fā)展、社會醫(yī)療等方面都有著舉足輕重的作用[8]。例如，基因測序、基因編輯、基因治療等技術(shù)為人類疾病的發(fā)病機理及治療等的研究提供了技術(shù)支持，但也帶來了很多挑戰(zhàn)[9]。2018年，南方科技大學(xué)副教授賀建奎將基因敲除技術(shù)用于人類胚胎改造，表面上似乎使患者獲得HIV的免疫能力，但實際涉嫌違規(guī)和違背倫理道德[10]。因此，教師在分子生物學(xué)的教學(xué)中對學(xué)生進行思政教育顯得尤為迫切。分子生物學(xué)課程中蘊藏著許多課程思政內(nèi)容，授課教師只要深入挖掘、精心設(shè)計，就可培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生通過科技報國的愛國情懷。

三、“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”的教學(xué)過程

1923年，Griffith發(fā)現(xiàn)肺炎雙球菌有兩種不同的類型：一種肺炎雙球菌的表面比較光滑，形態(tài)較規(guī)則，稱為S型菌，這種菌體有莢膜有毒性，能引起小鼠患肺炎而死亡；另一種肺炎雙球菌的表面比較粗糙，形態(tài)不規(guī)則，稱為R型菌，這種菌體無莢膜無毒性，不會導(dǎo)致小鼠死亡。1928年，Griffith又將活的R型菌和加熱殺死的S型菌同時注入小鼠體內(nèi)，幾天后小鼠患肺炎死亡，Griffith從死亡小鼠體內(nèi)分離獲得了S型菌。通過上述實驗，說明S型死菌體內(nèi)有一種物質(zhì)能夠引起R型活菌轉(zhuǎn)化產(chǎn)生S型菌，這種引起轉(zhuǎn)化的物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子）是什么？

教師通過上述問題，引導(dǎo)學(xué)生思考：如果請你設(shè)計實驗來驗證轉(zhuǎn)化因子是什么，你的關(guān)鍵的實驗思路是什么？驗證何為轉(zhuǎn)化因子的實驗即為Avery在Griきth實驗基礎(chǔ)上完成的“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”的第二個實驗。

按照生物學(xué)實驗設(shè)計的一般過程，學(xué)生通過討論，得出總體的實驗設(shè)計思路，即提出問題：轉(zhuǎn)化因子是什么？→做出假設(shè)：轉(zhuǎn)化因子可能是蛋白質(zhì)、DNA……→設(shè)計實驗→驗證假設(shè)→分析結(jié)果并得出結(jié)論。

想要驗證轉(zhuǎn)化因子究竟是什么，我們可以通過兩種方法。方法一：從肺炎雙球菌細(xì)胞中，把所有已知成分一一提純，分別分析他們是否能夠完成轉(zhuǎn)化。方法二：從肺炎雙球菌細(xì)胞內(nèi)容物中去除某一單一成分，再探究去除該成分后對轉(zhuǎn)化的影響。按照方法一，學(xué)生從S型菌中分離提取出多糖、脂質(zhì)、RNA、蛋白質(zhì)、DNA以及DNA水解物，分別與R型活菌混合培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有加入了DNA的培養(yǎng)物里才有S型菌，證明“轉(zhuǎn)化因子”是DNA。按照方法二，學(xué)生從S型肺炎雙球菌細(xì)胞內(nèi)容物中去除糖類和脂質(zhì)后，分別加入RNA酶、DNA酶和蛋白酶，再分別跟R型菌的細(xì)胞懸液進行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有加入DNA酶的培養(yǎng)物才有R型菌存在，其余均存在R型菌和S型菌。因此，學(xué)生可以通過方法二得出結(jié)論：“轉(zhuǎn)化因子”是DNA。雖然上述兩種實驗最終均證明DNA是遺傳物質(zhì)，但通過討論，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)方法一在操作的過程中存在雜質(zhì)較多、提純后的物質(zhì)純度無法保證、實驗?zāi)康男蕴珡姟⑾拗屏藢ξ粗煞值奶剿鞯戎T多問題。相比而言，方法二更為科學(xué)合理。

上述兩種方法的比較不僅提高了學(xué)生的課堂參與度，使學(xué)生主動地學(xué)習(xí)了Avery轉(zhuǎn)化實驗的全過程，而且為學(xué)生今后的實驗設(shè)計提供了參考思路。教師進而提出問題：“高中就學(xué)習(xí)過該實驗，學(xué)習(xí)過程中Avery是按照哪種方法進行實驗的？”學(xué)生回答：“是按照方法一進行的。”但在實際操作過程中，Avery是按照方法二進行的實驗。此處，教師可以提醒學(xué)生思考：高中課本中對該實驗的描述為什么會與實際不符？

雖然Griffith和Avery的實驗均證明了DNA是遺傳物質(zhì)，但這一結(jié)論在當(dāng)時只被少數(shù)遺傳學(xué)家認(rèn)同。人們質(zhì)疑DNA是遺傳物質(zhì)的主要原因如下：

1.認(rèn)為蛋白質(zhì)不僅分子量大，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，若將二十種氨基酸進行排列組合，結(jié)果將是個天文數(shù)字，蛋白質(zhì)可承載遺傳信息。而DNA只含4種不同的堿基，而且分子量相對較小，無法作為遺傳信息。

2.認(rèn)為轉(zhuǎn)化實驗中DNA純度不夠，在純度最高的時候也有0.02%的蛋白質(zhì)，轉(zhuǎn)化過程也有可能與這0.02%的蛋白質(zhì)有關(guān)。

3.即便DNA確實是轉(zhuǎn)化因子，但也有可能是DNA只控制莢膜的形成，而不是充當(dāng)遺傳信息的載體。

通過上述整個實驗內(nèi)容的講授以及實驗中存在問題的分析，教師發(fā)揮主導(dǎo)作用，結(jié)合科學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生探究實驗過程，并引導(dǎo)學(xué)生進行思考。學(xué)生在學(xué)習(xí)課本知識的同時掌握科學(xué)研究的方法，并在高中所學(xué)知識的基礎(chǔ)上進一步認(rèn)識該實驗過程，明確高中所學(xué)知識的片面性和局限性。

四、隱藏在實驗過程中的課程思政內(nèi)容

在上述課程內(nèi)容的講述中隱藏著許多思政元素。首先，歷經(jīng)十年，67歲高齡的Avery終于在《實驗醫(yī)學(xué)雜志》上發(fā)表了《誘導(dǎo)肺炎球菌類型轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)》一文，而且要是沒有Griffith的實驗，Avery也不會成功。教師可以通過這個實驗背后的故事，引導(dǎo)學(xué)生在追求真理的過程中，要不畏困難、勇往直前，學(xué)會從前人的經(jīng)驗中總結(jié)并創(chuàng)新。教師由Avery引出滿頭白發(fā)、穿一雙舊皮鞋、78歲高齡仍趴在高鐵二等座上準(zhǔn)備報告的劉先林院士，告訴學(xué)生要熱愛工作、熱愛祖國，用自己的力量為我國的科技事業(yè)做出貢獻。

其次，質(zhì)疑DNA是遺傳物質(zhì)的最主要原因是轉(zhuǎn)化因子中存在0.02%的蛋白質(zhì)，而這一原因恰恰是出自Avery本人的論文，如果他在自己的文章中有所隱瞞，把這0.02%的蛋白質(zhì)忽略掉，那他是不是可以更早成名？他的科研道路是不是也更順暢一點？而與Avery做法完全不同的是，哈佛大學(xué)前知名教授在關(guān)于心肌干細(xì)胞的相關(guān)研究中長期學(xué)術(shù)造假，最終哈佛從各類頂尖期刊撤掉31篇論文。教師要通過這兩個事件，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)研究的過程中要實事求是，不弄虛作假，不能為了追求名利而有學(xué)術(shù)不端的行為。

最后，Griきth的實驗最初并不是為了探究“遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么”這個問題，這其實是他在肺炎疫苗研究中的一個意外發(fā)現(xiàn)[11]，他在實驗過程中無意間將R型菌和加熱殺死的S型菌混合后產(chǎn)生的結(jié)果也與他的預(yù)期大相徑庭，這引起了他的極大興趣。正是Griきth這個無意之舉，才有了后來的一系列偉大發(fā)現(xiàn)，這正是科學(xué)的魅力之處。教師要通過這個故事，告訴學(xué)生做生活和學(xué)習(xí)的有心人，仔細(xì)觀察，大膽實驗，在自己的領(lǐng)域做出成績。

五、結(jié)束語

課程思政既是一種教育理念，也是一種課程觀[12]。在專業(yè)課程的教學(xué)過程中，授課教師只要做個教學(xué)的有心人，深挖專業(yè)知識背后的思政元素，做到將“授業(yè)解惑”和“傳道”有機統(tǒng)一，并把這種觀念貫穿教學(xué)的始終[13]，讓課程思政自然而然地融入專業(yè)教育中，以潤物細(xì)無聲的方式幫助學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，增強學(xué)生的愛國情懷，激發(fā)學(xué)生的報國熱情，使學(xué)生更好地成長為合格的社會主義建設(shè)者和接班人。